Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
Funkce meziplodin při ochraně půdy před vodní erozí Function of intercrops in soil protection before water erosion Barbora Badalíková, Jaroslava Bartlová Zemědělský výzkum, spol. s r.o., Troubsko
Abstrakt V poloprovozních pokusech v bramborářské výrobní oblasti byla sledována půdoochranná funkce meziplodin současně s různým zpracováním půdy. V průběhu tříletého sledování 2010 – 2012 bylo zjištěno, že půdoochrannou funkci proti vodní erozi nejlépe splnila nevymrzající meziplodina žito svatojánské, která dosahovala nejvyšší pokryvnosti povrchu půdy v jarním období, a to z 80–90 %. U variant s meziplodinou žito nedocházelo k eroznímu smyvu půdy. Ke smyvu půdy došlo pouze u varianty bez meziplodiny. Byl potvrzen význam meziplodin v protierozní ochraně půdy. Klíčová slova: smyv půdy, netradiční meziplodiny, pokryvnost povrchu půdy
Abstract In a pilot experiment established in a potato growing region soil protection function with different soil tillage was studied. During years 2010 – 2012 it was found that soil protection function against water erosion best complied a winter-hardy intercrop ray - Secale cereale L. var. multicaule, METZG. ex ALEF. This intercrop best covered the soil surface in the spring time namely 80–90 %. In the variants using ray wasn't found the erosive washing away of soil. To soil washing - off got only in variant without intercrops. It was confirmed meaning of intercrops in soil protection from erosion. Keywords: soil washing-off, non-traditional intercrops, surface soil cover
Úvod Protierozní ochrana spočívá především ve vlastní ochraně povrchu půdy vegetačním pokryvem, ale vede i ke zlepšení struktury povrchu půdy a tím přispívá k zvýšení retenční schopnosti půdy. Dostatečné množství organických zbytků jak na povrchu půdy, tak díky kořenům v podpovrchové vrstvě půdy, nám dodávají mimo jiné i meziplodiny (Badalíková, 2011). Množství organické hmoty v půdě kladně ovlivňuje strukturnost ornice a má velký vliv na náchylnost půdy k erozi. Jak udává Fullen a kol. (2006) už obsah organické hmoty v půdě
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
pod 2% velmi významně zvyšuje riziko eroze. Nedostatek organické hmoty v půdě také vede postupně k její degradaci, jak uvádí Javůrek a Vach (2008).
Materiál a metody
Pro zjištění ochrany půdy proti vodní erozi byl sledován v letech 2010 – 2012 smyv půdy na poloprovozním polním pokusu v bramborářské výrobní oblasti, kde se pohybovala svažitost terénu mezi 40 – 50. Ke zhodnocení půdních vlastností pokusné lokality byly sledovány fyzikální i chemické vlastnosti, tzv. index pokryvnosti půdy, který vyjadřuje procento pokryvu půdního povrchu meziplodinami nebo jejich zbytky. Pokryvnost půdy byla zjištěna procenticky po vzejití meziplodiny na podzim spolu s počtem rostlin na m2 a na jaře, kdy byla posuzována pokryvnost povrchu půdy rostlinnými zbytky vymrzlých rostlin a pokryv půdy nevymrzlou meziplodinou. Pokryvnost půdy byla hodnocena z 10 měření v každém opakování dílce varianty. Ke sledování smyvu půdy byly instalovány speciální záchytné kapsy v šířce 1 m v dolní části svahu a ohraničeny bočnicemi. Délka sledovaného svahu byla cca 100 m. Ze smyté půdy byly prováděny analýzy na obsah základních živin dle Melicha III, výměnná půdní reakce pH byla stanovena z výluhu KCl potenciometricky, celkový obsah humusu resp. oxidometrické stanovení půdní organické hmoty bylo provedeno metodou Walkley-Black, modifikací Novák-Pelíšek. Pokusné pozemky se nacházely v bramborářské výrobní oblasti, kde nadmořská výška je 513 m, dlouhodobý úhrn srážek 500 mm, z toho úhrn srážek za vegetační období 395 mm, průměrná roční teplota dosahuje 6,8
0
C. Průběh dešťových srážek během vegetace za
sledované období je graficky vyobrazen na obr.1. Půdy na této lokalitě řadíme do hnědých půd lehkých, hlinitopísčitých, s hloubkou ornice 0,20 – 0,25 m, středně zásobené živinami a půdní reakcí slabě kyselou. Na vybraném stanovišti byly založeny na podzim 3 varianty s meziplodinami a 1 varianta kontrolní bez meziplodiny s klasickým zpracováním půdy: Varianta 1 – podmítka, předseťová příprava, setí nevymrzající meziplodiny žito svatojánskétrsnaté (Secale cereale L. var. multicaule METZG. ex ALEF.) na jaře desikace, předseťová příprava, setí kukuřice Varianta 2 – podmítka, předseťová příprava, setí nevymrzající meziplodiny žito svatojánskétrsnaté, na jaře desikace, přímé setí kukuřice do zaschlého mulče
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
Varianta 3 – podmítka po sklizené předplodině, předseťová příprava, setí vymrzající meziplodiny světlice barvířská (Carthamus tinctorius L.) v roce 2010, sléz krmný (Malva verticillata L.) v roce 2011, katrán etiopský (Crambe abyssinica Hochst.) v roce 2012, na jaře přímé setí kukuřice do vymrzlé předplodiny Varianta 4 – kontrola - tradiční zpracování půdy, podmítka, střední orba nebo kypření, na jaře předseťová příprava, setí kukuřice Statistické hodnocení nebylo provedeno, neboť ke smyvu půdy docházelo opakovaně pouze u jedné varianty, tudíž průkazně oproti variantám ostatním.
Obr. 1: Množství srážek během vegetace 2010–2012
Výsledky Procentické hodnocení pokryvnosti půdy za sledované roky je uvedeno v tab. 1. Z tabulek je patrná nejlepší pokryvnost u varianty 1 a 2 s meziplodinou žit svatojánské ve všech letech. Tato meziplodina vzhledem k dobrému podzimnímu odnožování a přezimování splňuje požadavek ochrany povrchu půdy. U varianty 3 s vymrzající meziplodinou byl pokryv půdy odvislý od nárůstu nadzemní hmoty do prvních mrazů. V roce 2012 byl pokryv půdy nejnižší v důsledku špatného vzcházení vymrzající meziplodiny krambe vlivem sucha. období tak byl povrch půdy nedostatečně chráněn zbytky organické hmoty.
V jarním
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
Tab. 1: Hodnocení pokryvnosti půdy meziplodinami v % varianta 1 2 3 4
Rok
2010 85 78 70 13
2011 100 100 46 0
2012 100 100 30 0
Tabulka 2 uvádí smyv půdy při prudkých dešťových srážkách. Jak je patrné k největšímu smyvu půdy došlo v roce 2010, a to opakovaně u varianty 4 (kontrolní, bez meziplodiny). Během vegetace zde došlo k pěti erozním událostem. Tab. 2: Smyv půdy v suš. (t.ha-1) během sledovaných let varianta
2010
2011
2012
1 2 3
0 0 0
0 0 0
0 0 0
4
11,54
0
0,25
Současně se smytou půdou došlo ke ztrátám živin a půdního humusu, což způsobuje degradaci půdy a snížení její produkční schopnosti (tab. 3, 4). Zvláště varovné je odplavování organické hmoty současně s půdou, která je těžko dlouhodobě nahraditelná. Organický podíl sehrává velmi významnou úlohu při hodnocení produkčních i mimoprodukčních funkcí půdy. Při neustálé ztrátě organické hmoty z půdy, a tedy humusu, ztrácí půdy schopnost regenerace.
Tab. 3: Obsah živin ve smyté půdě v roce 2010 datum smyvu 3.6. 23.6. 19.7. 27.7. 10.8.
pH/ KCl
P (mg/kg)
K (mg/kg)
Měřené prvky Mg (mg/kg)
Nc (%)
COX (%)
5,6 6,3 6,2 5,8 6,1
97 68 108 80 85
111 124 110 112 102
248 194 342 374 261
0,180 0,090 0,200 0,180 0,150
1,71 1,02 1,77 1,32 1,66
Humus (%) 2,95 1,76 3,05 2,28 2,86
Tab. 4: Obsah živin ve smyté půdě v roce 2012 datum smyvu 27.6.
pH/KCl
P (mg/kg)
K (mg/kg)
Měřené prvky Mg (mg/kg)
Nc (%)
COX (%)
Humus (%)
4,7
316
154
184
0,350
2,83
4,88
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
Na obr. 2 jsou graficky znázorněny výkyvy hodnot objemové hmotnosti redukované (OHr) během sledovaných let. U varianty s meziplodinou byl zjištěn půdní profil méně utužený, zvláště ve svrchní vrstvě půdy, oproti variantě bez meziplodiny. S nižší OHr se zvyšovaly hodnoty pórovitosti, což zlepšovalo vsakovací schopnost půdy a vyšší provzdušněnost. To následně ovlivnilo i erozní smyv půdy.
1,70 1,60 1,50
g.cm-3
1,40 1,30
2010 2011
1,20
2012
1,10 1,00 0,90 0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
s meziplodinou
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
bez meziplodiny
Obr. 2: Objemová hmotnost redukovaná v různých hloubkách (m), u různých variant využití meziplodin v letech 2010 – 2012
Na obr. 3 je graficky znázorněn obsah půdní vody v objemových procentech v době vegetace kukuřice. Objemová vlhkost je vyjádřena podílem objemu vody k objemu neporušeného vzorku. Z grafu je patrná vyšší vlhkost půdy u variant s meziplodinou, a to díky lepší vsakovací schopnosti a udržitelnosti půdní vláhy. Vyšší vlhkost u varianty bez meziplodiny byla zaznamenána pouze v roce 2010 ve spodní vrstvě půdy, kde byla zásoba vody vyšší díky vyšší utuženosti podorničí.
Diskuze Množství smyvu půdy pak závisí nejen na ochraně povrchu půdy, ale celkově na jejich fyzikálních, chemických a biologických vlastnostech, od kterých se odvíjí infiltrační schopnost půdy (Badalíková, Bartlová, 2012) a také na jejím zpracování ( Leite a kol., 2004). Mnohými autory bylo zjištěno, že vlivem eroze dochází jak ke kvantitativním změnám, tak i ke změnám vzájemných vztahů mezi jednotlivými fyzikálními vlastnostmi (Dumbrovský, 1992). Při dlouhodobějším využívání meziplodin v osevních postupech lze očekávat příznivý
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
vliv na výnosy hlavních plodin a na půdní strukturu (Vach a kol., 2005). Mnoha autory byla zjištěna přímá spojitost mezi erozí a hospodařením na půdě (Zhang a kol., 2009). Autoři zjistili, že půdoochranné technologie zpracování půdy snižují riziko eroze až o 63% oproti konvenčnímu zpracování půdy. Je tedy podstatné, aby se v rámci pěstování kukuřice na svahu dodržovaly zásady půdoochranných, protierozních technologií. Z hlediska zpracování půdy je nejdůležitější při pěstování kukuřice udržení dobré půdní struktury, která nám zaručuje ochranu před vodní erozí (Marko, 1996). To platí i při pěstování dalších širokořádkových plodin.
35,00 30,00 25,00
% obj.
20,00 2010 2011
15,00
2012 10,00 5,00 0,00 0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
s meziplodinou
0 - 0,1
0,1 - 0,2
0,2 - 0,3
bez meziplodiny
Obr. 3: Vlhkost půdy (% obj.) v různých hloubkách (m), u různých variant využití meziplodin v letech 2010 – 2012
Závěr Na základě výsledků získaných tříletým sledováním protierozní funkce meziplodin a fyzikálních vlastností půdy bylo zjištěno, že meziplodiny se projevily pozitivně z hlediska ochrany půdy proti vodní erozi. Výsledky ukázaly, že k největšímu smyvu půdy docházelo u varianty orané bez vysetých meziplodin vzhledem k nechráněnému povrchu půdy rostlinnými zbytky meziplodin. Meziplodiny také zaručily nižší utuženost půdy díky lepšímu prokypření kořenovým systémem, což následně vedlo k lepší infiltrační schopnosti půdy.
Literatura BADALÍKOVÁ
B.,
2011.
Možnosti
řešení
problému
dobrého
zemědělského
a
environmentálního stavu půdy. Úroda 12, 2011, vědecká příloha, s. 215-218 ISSN 0139-6013
Rožnovský, J., Litschmann, T. Středová, H., Středa, T. (eds): Voda, půda a rostliny Křtiny, 29. – 30.5. 2013, ISBN 978-80-87577-17-2
BADALÍKOVÁ B., BARTLOVÁ J., 2012. Influence of incorporated organic matter on soil and infiltration. Kapitola v knize In book: Soil – School, published by Szent Istvan University Press on behalf of Márta Birkás, Gödöllő, Hungary, s. 293-298
ISBN 978-963-269-299-9
DUMBROVSKÝ, M.: Vliv eroze na produkční schopnost půd. Kandidátská disertační práce, VÚMOP Praha-Zbraslav, 1992, 238 s. FULLEN M. A., YI. Z., BRANDSMA R., T., 2006. Comparison of soil and sediment properties of a Loamy sand soil. Soil Technol. 10: 1-8 JAVŮREK M., VACH M., 2008. Some consequences of carbon sequestration in Luvisol, loam soil owing long-term conservation use. Ital. Jour. of Agr. (Rivista di Agronomia). Vol.3, No.3 suppl.: 97-98. LEITE D., BERTOL I., GUADAGNIN J.C., SANTOS E.J., RITTER S.R., 2004. Water erosion on an hapludox submitted to different soil managements under simulated rainfall. I Soil and water losos. Revista Brasileira de Ciencia do Solo 28 (6): 1033-1044 MARKO, F. a kol.: Pestovanie kukurice. VÚRV Piešťany, 1996, 104 s. VACH, M., HABERLE, J., JAVŮREK, M., PROCHÁZKA, J., PROCHÁZKOVÁ, B., SUŠKEVIČ, M., NEUDERT, L.: Pěstování meziplodin v různých půdně- klimatických podmínkách České republiky. Praha, ÚZPI, Zeměd. Inform., 2005, 36 s ISBN 80-7271-157-1
Poděkování Výsledek byl získán za (částečné) institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj výzkumné organizace a jako součást řešení projektu QJ1210263 „Agronomická opatření ke snížení vodní eroze na orné půdě s využitím zapravení organické hmoty“ za podpory Národní agentury zemědělského výzkumu MZe ČR.
Kontakt: Ing. Barbora Badalíková Zemědělský výzkum, spol. s r.o. Zahradní 400/1, 664 41 Troubsko tel.: 547138821, e-mail:
[email protected]
